JP2006104528A - 製鋼ダスト固形化物およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 溶解炉等による鉄鋼生成過程で生じる製鋼ダストを、バインダー等の余分な添加物を含まずに、再利用のための取扱性に優れた固形化物とでき、また低コストで製造することができる製鋼ダスト固形化物、およびその製造方法、製造装置を提供する。
【解決手段】 この製鋼ダスト固形化物Ｂは、鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とするダスト１１を、成形型７に入れて加圧成形した固形化物である。その加圧断面積ｘ（ｍｍ² ）に対する成形圧力（ＭＰａ）は、次式
５≦Ｐ≦−９６．７８５ｌｎ（ｘ）＋９５８．９７
で表される範囲とされる。
【選択図】 図２

Description

この発明は、溶解炉等による鉄鋼生成過程で生じるダストを製鋼原料として再利用するための製鋼ダスト固形化物およびその製造方法、並びに製造装置に関する。

鉄鋼生成過程、例えば溶解炉では、吹き上げられた微細粒子状の鉄および酸化鉄がダストとして集塵機で回収されている。このダスト（以下、「製鋼ダスト」と言う）は、鉄および酸化鉄を主成分とするため、再利用することが望ましい。しかし製鋼ダストは微細粉体であり、そのまま溶解炉に投入すると飛散しながら舞い上がり、その大半は集塵機で再び回収されてしまうため、再利用効率が著しく低い。そのため、従来は埋め立て処分されることが多かったが、国内の製鋼ダストの発生量は年間数十万トンにも達しており、埋め立て処分では、資源の有効利用の観点のみならず、不足する埋め立て地の問題や環境悪化の観点から見ても好ましくない。

このため、製鋼ダストの再利用について様々な方法が試みられている。例を挙げると、 （１） 直径２〜１５ｍｍ程度にペレット化して電炉に挿入することで、酸化鉄を溶銑中に回収する方法（特許文献１）、
（２） 熱可塑性プラスチックを添加してブリケット化する方法（特許文献２）、
（３） 固形化補助剤を添加して研削スラッジや製鋼ダストをブリケットに成形する方法（特許文献３）、
等が提案されている。
特開平１１−１５２５１１号公報 特開平０９−３１６５１２号公報 特開２００２−１９４４４９号公報

上記のペレット化する方法は、回収粉体のままで電炉に挿入する場合に比べて取扱が容易になるが、寸法的に比較的小さなペレットであるため、電炉への挿入作業が今一つ効率的でない。熱可塑性プラスチックや固形化補助剤を添加してブリケット化する方法は、強固なブリケットを製造するのに有効であるが、プラスチックやバインダとなる添加物を加えることから、その製造過程が複雑となりコスト高になる欠点があり、また添加物が環境負荷原因となることから好ましくない。

この発明の目的は、製鋼ダストを成形型に入れて加圧成形した製鋼ダスト固形化物につき、バインダー等の余分な添加物を含まずに実用上で十分な強度を持つことができて、再利用のための取扱性に優れたものとでき、また低コストで製造することができる製鋼ダスト固形化物、およびその製造方法、並びに製造装置を提供することである。

この発明の製鋼ダスト固形化物は、鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とするダストを、成形型に入れて加圧成形した固形化物である製鋼ダスト固形化物であって、
加圧断面積ｘ（ｍｍ² ）に対する成形圧力（ＭＰａ）が、次式
５≦Ｐ≦−９６．７８５ｌｎ（ｘ）＋９５８．９７ …(1)
で表される範囲であることを特徴とする。

この成形圧力の範囲であると、バインダー等を添加することなく実用上で十分な強度を持つ製鋼ダスト固形化物となる。成形圧力が低い場合は、脱型時に製鋼ダスト固形化物が崩壊するか、取扱時に崩壊してしまう。試験によると、取扱に差し支えのない最低の成形圧力は約５ＭＰａである。成形圧力を上げてゆくと、製鋼ダスト固形化物の落下強度および見掛け密度は大きくなってゆくが、落下強度および密度の伸びは鈍化してゆく。成形圧力がある程度を超えると、ラミネーションと呼ばれる成形圧力方向に垂直な方向の層状の亀裂が生じ、脱型時に製鋼ダスト固形化物が破損する現象が生じる。取扱に差し支えのない最低の成形圧力は、製鋼ダスト固形化物の径サイズに影響せず、約５ＭＰａであるのに対して、ラミネーションが生じる成形圧力は製鋼ダスト固形化物の径サイズに大きく依存し、径サイズが大きいほどラミネーションが発生する成形圧力が小さくなる。径サイズ毎でラミネーションが生じる成形圧力よりわずかに低い成形圧力の値と、径サイズから算出した加圧面の断面積を変数ｘ（ｍｍ² ）としたラミネーションを起こさない上限成形圧力Ｐｍａｘ（ＭＰａ）の条件式は、
Ｐｍａｘ（ＭＰａ）＝−９６．７８５ｌｎ（ｘ）＋９５８．９７
であった。
これより、バインダー等を添加することなく実用上で十分な強度を持つ製鋼ダスト固形化物となる成形圧力の範囲は、上記の式(1) の範囲である。

この発明において、上記製鋼ダスト固形化物の外形が円柱体状であっても良い。
製鋼ダスト固形化物の形状は、製造時に加圧面の断面積で成形圧力が制御できる形状であることが、製造の容易や、品質の安定化が図り易いことで好ましい。このような形状のものとして、円柱体状や角柱体状のものがあるが、角部が少ないことで、円柱体状であることが、より好ましい。

円柱状体とする場合に、上記製鋼ダスト固形化物の寸法は、直径が３０〜１００ｍｍであり、直径に対する高さの比が３０〜１５０％であることが好ましい。
直径が３０mmよりも小さい場合は、小さ過ぎて生産効率が悪い。直径が１００ｍｍを超えると、取扱時に自重が影響して破壊し易く、また固形化装置が大型化する等の問題がある。３０〜１００ｍｍであると、大きさと生産のサイクルタイムのバランスが良く、生産効率が高くなる。より好ましくは５０〜８０ｍｍである。
直径に対する高さの比は、高さの比を大きくすると、成形体と金型内面や粉体同士の摩擦力によって圧力の伝達ロスが大きくなり、保形性が低下する。直径に対する高さの比が３０％よりも小さい場合は、見掛けの密度が高くても、薄肉の偏平形状となるため、実用上の製鋼ダスト固形化物の強度に問題がある。直径に対する高さの比が１５０％を超えると、見掛け密度が低下し、製鋼ダスト固形化物の強度低下する。３０〜１５０％の範囲であると、見掛け密度がほぼ一定で安定するため、製鋼ダスト固形化物の強度が安定し、また径と高さのバランスも良いため、製鋼ダスト固形化物の取扱が容易となる。

この発明における他の製鋼ダスト固形化物は、鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とするダストを、成形型に入れて加圧成形した固形化物である製鋼ダスト固形化物であって、見掛け密度が、完全乾燥状態で２．２５〜３．１ｇ／cm³ であることを特徴とする。この見掛け密度の範囲は、この発明における上記各構成のものにおいて、適用しても良い。
試験によると、バインダー等を添加することなく実用上十分な強度を持つ製鋼ダスト固形化物の、完全乾燥状態の見掛け密度の範囲は２．２５〜３．１ｇ／cm³ であった。

この発明の製鋼ダスト固形化物製造方法は、鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とするダストを、成形型に入れて加圧成形して固形化する製鋼ダスト固形化物製造方法であって、加圧断面積ｘ（ｍｍ² ）に対する成形圧力Ｐ（ＭＰａ）が、次式
５≦Ｐ≦−９６．７８５ｌｎ（ｘ）＋９５８．９７
で表される範囲であることを特徴とする。
この方法によると、加圧成形した製鋼ダスト固形化物につき、再利用のための取扱性に優れたものとでき、また余分な添加物を含まずに実用上で十分な強度を持つものとでき、低コストで製造することができる。

この発明の他の製鋼ダスト固形化物製造方法は、鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とするダストを、成形型に入れて加圧成形して固形化する製鋼ダスト固形化物製造方法であって、成形圧力を圧力検出手段で検出し、この検出値を用いて、所定の圧力となるように加圧制御することを特徴とする。
この構成によると、成形圧力を検出しながら、その検出値を用いて加圧制御するため、適切な加圧力で製鋼ダスト固形化物を成形することができる。このため、バインダー等を添加することなく、実用上で十分な強度を持つ製鋼ダスト固形化物を容易に製造することができる。

この発明の製鋼ダスト固形化物製造装置は、鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とするダストを加圧成形して固形化する製鋼ダスト固形化物製造装置であって、前記ダストを加圧成形する成形型と、この成形型に加圧成形のための圧力を付与する加圧手段と、前記成形型による成形圧力を検出する圧力検出手段と、この圧力検出手段の検出値を用いて、所定の圧力となるように前記加圧手段を加圧制御する加圧制御手段とを備えることを特徴とする。
この構成によると、成形圧力を検出し、その検出値を用いて加圧制御することができるため、適切な加圧力で製鋼ダスト固形化物を成形することができる。このため、バインダー等を添加することなく、実用上で十分な強度を持つ製鋼ダスト固形化物を容易に製造することができる。

この発明の製鋼ダスト固形化物およびその製造方法は、鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とするダストを、成形型に入れて加圧成形した固形化物である製鋼ダスト固形化物またはその製造方法であって、加圧断面積ｘ（ｍｍ² ）に対する成形圧力（ＭＰａ）を、次式
５≦Ｐ≦−９６．７８５ｌｎ（ｘ）＋９５８．９７
で表される範囲としたため、バインダー等の余分な添加物を含まずに実用上で十分な強度を持つ製鋼ダスト固形化物とできて、再利用のための取扱性に優れたものとでき、また低コストで製造することができる。
この発明の他の製鋼ダスト固形化物製造方法は、鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とするダストを、成形型に入れて加圧成形して固形化する製鋼ダスト固形化物製造方法であって、成形圧力を圧力検出手段で検出し、この検出値を用いて、所定の圧力となるように加圧制御するものとしたため、加圧成形した製鋼ダスト固形化物につき、バインダー等の余分な添加物を含まずに実用上で十分な強度を持つことができて、再利用のための取扱性に優れたものとでき、また低コストで製造することができる。
この発明の製鋼ダスト固形化物製造装置は、鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とするダストを加圧成形して固形化する製鋼ダスト固形化物製造装置であって、前記ダストを加圧成形する成形型と、この成形型に加圧成形のための圧力を付与する加圧手段と、前記成形型による成形圧力を検出する圧力検出手段と、この圧力検出手段の検出値を用いて、所定の圧力となるように前記加圧手段を加圧制御する加圧制御手段とを設けたものであるため、加圧成形した製鋼ダスト固形化物につき、バインダー等の余分な添加物を含まずに実用上で十分な強度を持つものとできて、再利用のための取扱性に優れたものとでき、また低コストで製造することができる。

この発明の一実施形態を図１ないし図１０と共に説明する。図１において、溶解炉１で生じたダストは、排気ガスと共に排気ダクト２から集塵機３に導入され、排気ガス中のダスト１１が集塵機３で集塵されて粉体となって排出される。このダスト１１は、鉄およびその酸化物を主成分とするものである。集塵機３から排出されたダスト１１は、図示しない搬送手段により製鋼ダスト固形化物製造装置４におけるホッパ５に投入される。上記搬送手段による搬送過程で、ダスト１１の適宜の前処理、例えば水切りや造粒等の処理を施しても良い。ホッパ５内の製鋼ダスト１１は、製鋼ダスト固形化物製造装置４の複数並設された固形化機構部６に分配して投入される。固形化機構部６は、製鋼ダストをブリケット状の製鋼ダスト固形化物Ｂに固形化する機構である。

固形化機構部６は、図２に拡大して示すように、前記ホッパ５から投入される製鋼ダスト１１を加圧成形する成形型７と、この成形型７に加圧成形のための圧力を付与する加圧手段８と、前記成形型７による成形圧力を検出する圧力検出手段９と、この圧力検出手段９の検出値を用いて、所定の圧力となるように前記加圧手段８を加圧制御する加圧制御手段１０とを有する。

成形型７は、縦向きのシリンダ室状であって、製鋼ダスト１１を横断面形状が円形の柱状体（つまり円柱状体）に成形可能な形状とされている。成形型７内の下部には、プランジャ状の蓋体１２Ａが開閉可能に挿入されており、成形型７の下面を蓋している。蓋体１２Ａは、駆動源を有する蓋開閉機構（図示せず）により、開閉させられる。蓋体１２Ａは、成形型７内に入らずに、一端で密封するものであっても良い。

加圧手段８は、成形型７内に上方から進入して成形型７内の製鋼ダスト１１を加圧する昇降自在なプランジャ１２と、このプランジャ１２を昇降駆動する加圧装置１３とからなる。加圧装置１３は、例えば油圧シリンダからなり、その駆動が加圧装置制御手段１４によって制御される。加圧装置制御手段１４は、前記加圧装置１３へ圧油を供給する油圧回路１５の切替え弁１６や、ポンプ１７のモータ１８等を制御する。加圧装置１３は、油圧シリンダの他に、モータとその回転を直線運動に変換するボールねじ等の回転・直線運動変換機構（いずれも図示せず）であっても良い。

圧力検出手段９は、ブリケット（製鋼ダスト固形化物Ｂ）にかかる成形圧力を直接的あるいは間接的に測定できるものであれば良く、例えば前記加圧装置１３へ圧油を供給する油圧回路１５の油圧を検出する油圧計とされる。圧力検出手段９は、この他に、プランジャ１２にロードセルを取付けて測定するもの等であっても良い。

加圧制御手段１０は、前記油圧回路１５の途中に設けられた圧力制御弁１９と、前記加圧装置制御手段１４の一部として設けられた加圧制御部２０とで構成される。加圧制御部２０は、前記圧力検出手段９が検出する検出値を用いて、フィードバック制御等により前記圧力制御弁１９を制御する手段である。

この構成の製鋼ダスト固形化物製造装置４を用いて製鋼ダスト固形化物Ｂを製造する方法、およびその製造された製鋼ダスト固形化物Ｂの利用方法を説明する。溶解炉１で生じて集塵機３から粉体となって排出されたダスト１１は、ホッパ５に投入され、ホッパ５から固形化機構部６の成形型７内に投入される。この粉体の製鋼ダスト１１は、鉄およびその酸化物を主成分とするものである。固形化機構部６で固形化された製鋼ダスト固形化物Ｂは回収容器（図示せず）に集められて、溶解炉１の原料投入時に、他の原料と共に溶解炉１に投入され、製鋼原料として再利用される。溶解炉１に投入される原料は、例えば主原料が高炉より得られた溶銑であり、この他に鉄くず、生石灰などが副原料として用いられる。

上記製造方法における固形化機構部６での動作を以下に説明する。ホッパ５から成形型７に所定量のダスト１１が投入されると、加圧装置１３の駆動でプランジャ１２が成形型７内に進入し、この状態で成形型７内のダスト１１に所定の圧力が加えられる。この場合に、加圧断面積（つまりプランジャ１２の断面積）ｘ（ｍｍ² ）に対する成形圧力Ｐ（ＭＰａ）は、次式
５≦Ｐ≦−９６．７８５ｌｎ（ｘ）＋９５８．９７
で表される範囲で、設定範囲となるように付与される。その圧力制御は加圧制御手段１０によって行われる。すなわち、圧力検出手段１９の検出値をフィードバック値として、加圧装置制御手段１４の加圧制御部２０が圧力制御弁１９を制御することで行われる。
このようにして製造された製鋼ダスト固形化物Ｂは、図３に示すように外形が円柱体状となる。また、この製鋼ダスト固形化物Ｂは、直径Ｄが３０〜１００ｍｍであり、直径Ｄに対する高さＨの比（Ｈ／Ｄ）は３０〜１５０％とするのが好ましい。

本発明者は、製鋼ダストの成形性を調査するため、図４に示す円筒ダイ部２１Ａ、蓋体２１Ｃ、およびプランジャ２１Ｂからなる金型２１を用いて、以下のような製鋼ダストの固形化実験を行った。なお、図４における円筒ダイ部２１Ａ、蓋体２１Ｃ、およびプランジャ２１Ｂは、上記固形化機構部６（図２）における成形型７、蓋体１２Ａ、およびプランジャ１２と同等な部材である。
この実験に使用した製鋼ダスト１１は電炉から排出されたものであり、かさ密度１．４〜１．８ｇ／ｃｍ³ で、成分はほぼＦｅ₃ Ｏ₄ である。この製鋼ダスト１１のＸＲＤ（Ｘ線回折）の結果を図５に、そのＳＥＭ（走査電子顕微鏡）写真を図６に示す。

図７は、上記金型２１により、製鋼ダスト固形化物（以下「ブリッケット」と称す）として、直径Ｄが７０ｍｍ、直径Ｄに対する高さＨの比（Ｈ／Ｄ）が８０％の円柱形ブリケットを、成形圧力を種々変えて製作し、そのブリケットが落下試験で破壊した時の破壊エネルギーを比較した結果を示す。また、図８は、上記ブリケットの完全乾燥状態での見掛け密度と上記破壊エネルギーとの関係を示す。
図７の結果から分かるように、成形圧力が低い場合は、脱型時にブリケットが崩壊するか、取扱時に崩壊してしまう。取扱に差し支えのない最低の成形圧力は５ＭＰａ程度である。成形圧力を上げていくと、ブリケット落下強度および見掛け密度は大きくなっていくが、落下強度および見掛け密度の伸びは鈍化していく。成形圧力が１８０ＭＰａを超えると、ラミネーションと呼ばれる成形圧力方向に垂直な方向に層状の亀裂が生じ、脱型時にブリケットが破損する現象が生じる。最高のブリケット落下強度は、ラミネーションが生じる成形圧力より僅かに低い領域で得られる。
また、図８の結果は、見掛け密度とブリケットが落下試験で破壊した時の破壊エネルギーが正の相関を持つことを示しており、見掛け密度でブリケット固形化の状態を判断できる。

図９は、ブリケットの直径Ｄと高さＨの比（Ｈ／Ｄ）が５０〜１１０％の範囲で、ブリケットの直径Ｄと、ブリケットが保形する成形圧力範囲との関係を調べた結果を示す。この結果から分かるように、取扱に差し支えない最低の成形圧力はブリケット直径Ｄに依存せず約５ＭＰａ（図中最低点）であるのに対し、ラミネーションが生じる成形圧力はブリケット直径Ｄに大きく依存し、ブリケット直径Ｄが大きいほどラミネーションが発生する成形圧力が小さくなる。この結果から、ブリケット直径Ｄ毎でラミネーションが生じる成形圧力より僅かに低い成形圧力の値と、ブリケット直径Ｄから算出した加圧面の断面積を変数ｘ（ｍｍ² ）としたラミネーションを起こさない上限成形圧力条件Ｐmax （ＭＰａ）の式
Ｐmax ＝−９６．７８５ｌｎ（ｘ）＋９５８．９７
を得ることができる。

ブリケット固形化の作用は、加圧成形時に引き起こされる粉体粒子の再配列や接触による付着力によって発現する。粉体の付着力は粉体間の接触面積が大きいほど高くなるので、成形圧力を上げることによって粉体間の接触面積を増加させれば、ブリケット強度は向上する。この効果のみであれば、ブリケット強度は成形圧力を上げるほど高くなっていくはずであるが、実際にはある成形圧力でラミネーションによる層状破壊が生じる。ラミネーションは加圧成形時に成形型内で原料粉体が強制的に変位する形状に対し、脱型時にその大きさより膨張するいわゆるスプリングバックに起因する。

一軸成形の場合、ブリケット高さ方向からの成形圧力がダイ内径の径拘束力よりはるかに大きくなるため、ブリケットに成形方向に対しほぼ垂直方向に成形密度差である等成形密度線が生じる。脱型時には径方向および高さ方向のスプリングバックによる体積膨張が起こるが、過大な成形圧力では成形密度差の高さ方向の勾配が大きいため、脱型時のスプリングバック変位による歪が等成形密度線上で大きくなって加圧方向に垂直な層状破壊が生じる。
したがってラミネーション発生は、ブリケット成形密度差とスプリングバック量の絶対値に大きく依存する。ブリケットの成形密度差はブリケット高さＨの絶対値に、スプリングバック量の絶対値はブリケットの大きさに依存するため、ブリケット直径Ｄが大きくなるほどラミネーションが生じる成形圧力が小さくなっていくものと考えられる。

ブリケットが実用的強度を示す成形圧力Ｐ（ＭＰａ）の範囲は、加圧面の断面積をｘ（ｍｍ² ）として、
５≦Ｐ≦Ｐmax
Ｐmax ＝−９６．７８５ｌｎ（ｘ）＋９５８．９７
であるが、望ましくは、
２５≦Ｐ≦Ｐmax ×０．９
Ｐmax ＝−９６．７８５ｌｎ（ｘ）＋９５８．９７
の範囲である。これは、成形圧力が２５ＭＰａ以上で、ある程度の落下強度が得られることからブリケットの取扱いが容易になること、Ｐmax 領域で成形する場合、原料粉体の特性変化や成形圧力のばらつきによってはラミネーションが生じてしまうリスクがあり、Ｐmax の９０％程度の成形圧力ならば確実にラミネーションの発生を防止できるからである。ブリケットの形状は加圧面の断面積で成形圧力を制御できるものであれば良く、円柱、角柱等が考えられるが、ブリケットの角部が少ない円柱形が望ましい。

図１０は、直径Ｄが７０ｍｍ、成形圧力一定条件で、直径Ｄに対する高さＨの比（Ｈ／Ｄ）を変えて製造したブリケットの完全乾燥状態の見掛け密度変化を示した結果である。図８に示すように、粉体接触面積の大きさの指標となる見掛け密度と、粉体の付着力が主の作用となるブリケット強度には正の相関関係があり、直径Ｄに対する高さＨの比（Ｈ／Ｄ）を変えて製造したブリケットの見掛け密度の変化はブリケット強度の変化として捉えられる。直径Ｄに対する高さＨの比（Ｈ／Ｄ）が１０〜１１０％の範囲では見掛け密度にあまり大きな差はないが、直径Ｄに対する高さＨの比（Ｈ／Ｄ）が１１０％を超えるとブリケットの見掛け密度が低下し、１５０％を超えると密度の低下が顕著となり、１８０％まで上げると成形不良を引き起こす。

また、直径Ｄに対する高さＨの比（Ｈ／Ｄ）を大きくすると、成形体とダイ２１Ａの側面や粉体同士の摩擦力によって圧力の伝達ロスが大きくなり、ブリケットの中心や稼働プランジャ２１Ｂの反対側の圧力が低下し保形性が低下する。このことから、ブリケットの直径Ｄに対する高さＨの比（Ｈ／Ｄ）は３０〜１５０％の間が望ましく、５０〜１１０％の間であればさらに望ましい。直径Ｄに対する高さＨの比（Ｈ／Ｄ）が３０％より小さい場合、見掛け密度が高くてもブリケットが薄肉の平板状となるため、実用上のブリケット強度に問題がある。直径Ｄに対する高さＨの比（Ｈ／Ｄ）が１５０％より大きい場合、上記したように見掛け密度が低下してブリケット強度が低下する。直径Ｄに対する高さＨの比（Ｈ／Ｄ）が５０〜１１０％では、見掛け密度はほぼ一定で安定するためブリケット強度が安定し、直径Ｄと高さＨのバランスも良いため、ブリケットの取扱いが容易となる。

直径Ｄは３０〜１００ｍｍが望ましく、５０〜８０ｍｍの間であればさらに望ましい。直径Ｄが３０ｍｍより小さい場合、ブリケット自体が小さすぎて生産性が悪く、また１００ｍｍより大きい場合、ブリケット自体が大きすぎて取扱い時に自重が影響して破壊する等の問題や、固形化物製造装置が大型化する等の問題がある。直径Ｄが５０〜８０ｍｍの間では、ブリケットの大きさとサイクルタイムのバランスが良く、生産効率が高くなる。

上記試験による、以上の結果から、上記実施形態による製鋼ダスト固形化物製造装置４による製鋼ダスト固形化物Ｂの製造では、加圧断面積（つまりプランジャ１２の断面積）ｘ（ｍｍ² ）における成形圧力Ｐ（ＭＰａ）を、次式
５≦Ｐ≦−９６．７８５ｌｎ（ｘ）＋９５８．９７
で表される範囲とし、また、製造された製鋼ダスト固形化物Ｂは、図３に示すように外形が円柱体状のものとし、その直径Ｄが３０〜１００ｍｍであり、直径Ｄに対する高さＨの比（Ｈ／Ｄ）は３０〜１５０％とするのが好ましいとされる。

これにより、鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とするダスト１１を、再利用のための取扱性に優れた十分な強度を持つものとでき、また余分な添加物を含まず、低コストで製造することができる。
また、製鋼ダスト固形化物Ｂの外形を円柱体状とした場合、製造時に加圧面の断面積で成形圧力を制御できるので、製造が容易となる。また、製鋼ダスト固形化物Ｂの直径Ｄを３０〜１００ｍｍ、直径Ｄに対する高さＨのの比（Ｈ／Ｄ）を３０〜１５０％とした場合は、保形性が良く、取扱性および生産効率が向上する。
さらに、成形圧力を圧力検出手段で検出し、この検出値を用いて、所定の圧力となるように加圧制御するようにしているので、製鋼ダストを固形化するための加圧制御を容易かつ正確に行うことができる。
使用される製鋼ダスト固形化物製造装置４は、成形型７による成形圧力を検出する圧力検出手段９と、この圧力検出手段９の検出値を用いて、所定の圧力となるように前記加圧手段８を加圧制御する加圧制御手段１０とを備えたものであるから、取扱性に優れた十分な強度を持つ製鋼ダスト固形化物Ｂを生産効率良く製造できる。

また、図８は、上記のように製鋼ダスト固形化物であるブリケットの完全乾燥状態の見掛け密度と落下破壊したエネルギーを示している。ハンドリングに差し支えない最低の成形圧５ＭＰａでの製鋼ダスト固形化物の完全乾燥状態の見掛け密度は２．２５ｇ／cm³ であり、ラミネーションが生じる成形圧力よりもわずかに低い領域、すなわち最高の製鋼ダスト固形化物の落下強度が得られる圧力での製鋼ダスト固形化物の完全乾燥状態の見掛け密度は３．１ｇ／cm³ であった。したがって、バインダー等を添加することなく実用上十分な強度を持つ製鋼ダスト固形化物の、完全乾燥状態の見掛け密度の範囲は２．２５〜３．１ｇ／cm³ である。さらにはある程度の落下強度が得られる成形圧力２５ＭＰａの、製鋼ダスト固形化物の完全乾燥状態の見掛け密度２．５ｇ／cm³ を下限とした２．５〜３．１ｇ／cm³ の範囲にあればより望ましい。なお、見掛け密度の下限は、２．１５ｇ／cm³ であっても良い。

なお、上記試験では、電炉から排出された製鋼ダストを用いてブリケット製造を行ったが、この発明で用いるダスト１１は、鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とするダストであれば良く、転炉や高炉、その他の製鋼工程で生じるものを使用できる。また、必要に応じて各種金属およびその酸化物、炭素、無機物等を添加する場合でも、添加物が粉体であり、かつ成形性に著しい影響を与えない添加量であれば、これらを添加した混合ダストであっても良い。

また、実施形態の製鋼ダスト固形化物製造装置４では説明を省略したが、成形型７内へのダスト１１の充填量を制御して、成形される製鋼ダスト固形化物Ｂの直径Ｄに対する高さＨの比（Ｈ／Ｄ）が所定の値となるようにする機構を別に設けることが望ましい。成形型方向は特に制約はなく、成形型方向が実施形態のように縦向きの場合には、成形型７へダスト１１を充填するのに、給粉機やスクリューによる押し込み等の手段を用いることができる。成形型方向が横向きの場合にはスクリューによる押し込み等の手段を用いることができる。

この発明の一実施形態にかかる製鋼ダスト固形化物製造方法の工程説明図である。 同製造方法に用いられる製鋼ダスト固形化物製造装置の概略図である。 同製造方法で製造した製鋼ダスト固形化物の例を示す斜視図である。 同製造方法を得るための基礎となる固形化試験に用いられた成形型の断面図である。 同固形化試験に使用される製鋼ダストをＦｅ₃ Ｏ₄ と比較したＸＲＤの結果を示す図である。 同製鋼ダストのＳＥＭ写真を示す図である。 固形化試験で成形された製鋼ダスト固形化物の成形圧力と落下試験での破壊エネルギーとの関係を示す図である。 同製鋼ダスト固形化物の見掛け密度と落下試験での破壊エネルギーとの関係を示す図である。 同製鋼ダスト固形化物の加圧断面積と製鋼ダスト固形化物が保形する成形圧力範囲との関係を示す図である。 同製鋼ダスト固形化物の直径に対する高さの比と見掛け密度との関係を示す図である。

符号の説明

４…製鋼ダスト固形化物製造装置
７…成形型
８…加圧手段
９…圧力検出手段
１０…加圧制御手段
１１…ダスト
Ｂ…製鋼ダスト固形化物

Claims (7)

1. 鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とするダストを、成形型に入れて加圧成形した固形化物である製鋼ダスト固形化物であって、
   加圧断面積ｘ（ｍｍ² ）に対する成形圧力Ｐ（ＭＰａ）が、次式
   ５≦Ｐ≦−９６．７８５ｌｎ（ｘ）＋９５８．９７
   で表される範囲であることを特徴とする製鋼ダスト固形化物。
2. 請求項１において、外形が円柱体状である製鋼ダスト固形化物。
3. 請求項２において、直径が３０〜１００ｍｍであり、直径に対する高さの比が３０〜１５０％である製鋼ダスト固形化物。
4. 鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とするダストを、成形型に入れて加圧成形した固形化物である製鋼ダスト固形化物であって、
   見掛け密度が、完全乾燥状態で２．２５〜３．１ｇ／cm³ であることを特徴とする製鋼ダスト固形化物。
5. 鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とするダストを、成形型に入れて加圧成形して固形化する製鋼ダスト固形化物製造方法であって、加圧断面積ｘ（ｍｍ² ）に対する成形圧力Ｐ（ＭＰａ）が、次式
   ５≦Ｐ≦−９６．７８５ｌｎ（ｘ）＋９５８．９７
   で表される範囲であることを特徴とする製鋼ダスト固形化物製造方法。
6. 鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とするダストを、成形型に入れて加圧成形して固形化する製鋼ダスト固形化物製造方法であって、
   成形圧力を圧力検出手段で検出し、この検出値を用いて、所定の圧力となるように加圧制御することを特徴とする製鋼ダスト固形化物製造方法。
7. 鉄鋼生成過程で生じる鉄およびその酸化物を主成分とするダストを加圧成形して固形化する製鋼ダスト固形化物製造装置であって、
   前記ダストを加圧成形する成形型と、この成形型に加圧成形のための圧力を付与する加圧手段と、前記成形型による成形圧力を検出する圧力検出手段と、この圧力検出手段の検出値を用いて、所定の圧力となるように前記加圧手段を加圧制御する加圧制御手段とを備えることを特徴とする製鋼ダスト固形化物製造装置。